फोटोवोल्टिक सौर ऊर्जा

सौर फोटोवोल्टिक

यह अनुमान लगाया जाता है कि फ्रांस के अक्षांशों में, लगभग 45 °, सूर्य की संभावित रूप से प्रयोग करने योग्य ऊर्जा प्रति वर्ष 1500kwh / m the है।

फ्रेंच धूप नक्शा देखें औरफ्रांस के सौर विकिरण DNI.

वर्तमान पैदावार लगभग 10% 15 के साथ 150 225kwh / m².an पर प्राप्त की है।


"गैर एकीकृत" नामक सौर पैनल।

पीवी ऑपरेटिंग सिद्धांत

एक फोटोवोल्टिक सेल अर्धचालक सामग्री से बना है। ये सूर्य द्वारा प्रदत्त ऊर्जा को विद्युत आवेश में परिवर्तित करने में सक्षम हैं, क्योंकि सूर्य का प्रकाश इन सामग्रियों के इलेक्ट्रॉनों को उत्सर्जित करता है। इन सामग्रियों का अवशोषण वक्र छोटी तरंग दैर्ध्य से शुरू होकर एक सीमा तक तरंगदैर्ध्य तक होता है जो सिलिकॉन के लिए 1,1 माइक्रोमीटर है।

सिलिकॉन एक फोटोवोल्टिक सेल का मुख्य घटक है।

एक फोटोइलेक्ट्रिक सेल का भौतिकी (सीईए वेबसाइट से लिया गया)


एक फोटोइलेक्ट्रिक सेल का ऑपरेटिंग आरेख।

सिलिकॉन को अपने इलेक्ट्रॉनिक गुणों के लिए फोटोवोल्टिक सौर कोशिकाओं को बनाने के लिए चुना गया था, जिसमें इसकी परिधीय परत (मेंडेलीव की तालिका का स्तंभ IV) पर चार इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति थी। ठोस सिलिकॉन में, प्रत्येक परमाणु चार पड़ोसियों से जुड़ा होता है, और परिधीय परत में सभी इलेक्ट्रॉन बांड में भाग लेते हैं। यदि एक सिलिकॉन परमाणु को कॉलम V (उदाहरण के लिए फास्फोरस) से एक परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों में से एक बांड में भाग नहीं लेता है; इसलिए यह नेटवर्क के माध्यम से आगे बढ़ सकता है। एक इलेक्ट्रॉन द्वारा चालन होता है, और अर्धचालक को n- प्रकार का डोप कहा जाता है। यदि इसके विपरीत सिलिकॉन का एक परमाणु स्तंभ III के एक परमाणु (उदाहरण के लिए बोरान) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो यह सभी कनेक्शनों को पूरा करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को याद करता है, और एक इलेक्ट्रॉन इस कमी को भरने के लिए आ सकता है। हम फिर कहते हैं कि एक छेद के माध्यम से चालन है, और अर्धचालक को पी-टाइप डॉप्ड कहा जाता है। बोरॉन या फास्फोरस जैसे परमाणु सिलिकॉन डोपेंट हैं।

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जब एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर को पी-टाइप सेमीकंडक्टर के संपर्क में लाया जाता है, तो सामग्री n में भौतिक इलेक्ट्रॉनों में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन फैल जाते हैं। शुरू में एन-डोप्ड क्षेत्र सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है, और शुरू में पी-डॉप्ड क्षेत्र नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। एक विद्युत क्षेत्र इसलिए क्षेत्रों n और p के बीच बनाया जाता है, जो ज़ोन n में इलेक्ट्रॉनों को पीछे हटाने के लिए जाता है और एक संतुलन स्थापित होता है। एक जंक्शन बनाया गया है, और एन और पी क्षेत्रों पर धातु संपर्कों को जोड़कर, एक डायोड प्राप्त किया जाता है।
जब इस एलईडी प्रबुद्ध है, फोटोन सामग्री द्वारा अवशोषित कर रहे हैं और प्रत्येक फोटोन एक इलेक्ट्रॉन और एक छेद (इलेक्ट्रॉन छेद जोड़ी के रूप में जाना जाता है) को जन्म देता है। डायोड जंक्शन इलेक्ट्रॉनों और छेद को अलग करती है, और एन पी संपर्कों के बीच एक संभावित अंतर पैदा करने, और एक मौजूदा बहती है, तो एक रोकनेवाला डायोड (चित्रा) के संपर्कों के बीच रखा गया है।

उपलब्ध तकनीकों।

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वर्तमान मॉड्यूल वे उपयोग करने वाले सिलिकॉन के प्रकार के अनुसार भिन्न होते हैं:

  • सिलिकॉन एकल क्रिस्टल: फोटोवोल्टिक कोशिकाओं सिलिकॉन क्रिस्टल एक प्लास्टिक लिफाफे में समझाया पर आधारित हैं।
  • polycrystalline सिलिकॉन: सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं polycrystals, कम monocrystalline सिलिकॉन से निर्माण करने के लिए महंगा के आधार पर कर रहे हैं, लेकिन यह भी एक हद तक कम उपज है। ये polycrystals इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड सिलिकॉन के स्क्रैप पिघलने से प्राप्त कर रहे हैं।
  • असंगत सिलिकॉन: "फैला" पैनल उच्च ऊर्जा वाली शक्ति के साथ असरदार सिलिकॉन से बने होते हैं और लचीली स्ट्रिप्स में प्रस्तुत किए जाते हैं जो एक आदर्श वास्तुशिल्प एकीकरण की अनुमति देते हैं।

सेल निर्माताओं।

फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का निर्माण करने वाली पांच सबसे बड़ी फर्मों में विश्व बाजार का 60% हिस्सा है। ये जापानी कंपनियां हैं शार्प और क्योसेरा, अमेरिकी कंपनियां बीपी सोलर और एस्ट्रोपावर और जर्मन आरडब्ल्यूई स्कोट सोलर। जापान दुनिया की लगभग आधी फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उत्पादन करता है।

सौर ऊर्जा के अनुप्रयोग

वर्तमान में उपयोग के मुख्य क्षेत्र पृथक आवास हैं, लेकिन वैज्ञानिक उपकरणों जैसे कि सिस्मोग्राफ के लिए भी।

इस ऊर्जा का उपयोग करने वाला पहला डोमेन अंतरिक्ष डोमेन है। वास्तव में, लगभग सभी उपग्रहों की विद्युत ऊर्जा को फोटोवोल्टिक्स द्वारा आपूर्ति की जाती है (कुछ उपग्रहों में छोटे स्टर्लिंग इंजन होंगे)।

लाभ

  • उपयोग में गैर-प्रदूषणकारी विद्युत ऊर्जा और सतत विकास के सिद्धांत के अनुरूप है,
  • अक्षय ऊर्जा स्रोत क्योंकि मानव पैमाने पर अक्षम्य है,
  • या तो एक महत्वपूर्ण विद्युत नेटवर्क के बिना विकासशील देशों में या पहाड़ों में अलग-थलग साइटों में उपयोग किया जा सकता है जहां राष्ट्रीय विद्युत नेटवर्क से जुड़ना संभव नहीं है।


पृथक साइट आपूर्ति का उदाहरण, गुआदेलूप में सूइरेरी ज्वालामुखी के फोटोवोल्टिक पैनल द्वारा संचालित सिस्मोग्राफ।

नुकसान

  • पीवी लागत अधिक है क्योंकि यह उच्च तकनीक से आता है,
  • लागत शिखर शक्ति पर निर्भर करती है, शिखर वाट की वर्तमान लागत लगभग 3,5 € या लगभग 550 € / m² सौर कोशिकाओं की है,
  • फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की वर्तमान उपज काफी कम है (आम जनता के लिए लगभग 10%) और इसलिए केवल एक कम शक्ति प्रदान करता है,
  • बहुत ही सीमित लेकिन बढ़ते बाजार
  • बिजली का उत्पादन केवल दिन के दौरान किया जाता है जबकि रात में सबसे अधिक मांग की जाती है,
  • वर्तमान प्रौद्योगिकियों (बैटरी की बहुत उच्च ऊर्जा लागत) के साथ बिजली का भंडारण करना बहुत मुश्किल है,
  • जीवनकाल: 20 से 25 वर्षों, सिलिकॉन "क्रिस्टलाइज" के बाद और सेल को अनुपयोगी प्रस्तुत करता है,
  • विनिर्माण के दौरान प्रदूषण: कुछ अध्ययनों का दावा है कि कोशिकाओं के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा उत्पादन के 20 वर्षों के दौरान कभी लाभदायक नहीं होती है,
  • कोशिकाओं के जीवन रीसाइक्लिंग के एक ही अंत पर्यावरणीय समस्या बन गया है।

अधिक:
- सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा संतुलन
- सौर क्षेत्र के फ्रेंच नक्शा
- इमारत एकीकृत फोटोवोल्टिक प्रणालियों में (सीईए दस्तावेज़)

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